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岩体结构面数字近景摄影测量解译系统及应用研究
岩体结构面数字近景摄影测量解译系统及应用研究
摘要：岩体结构面在地质工程中具有重要的意义，而数字近景摄影测量解译系统在岩体结构面的应用中具有广泛的应用前景。本文将介绍数字近景摄影测量解译系统的原理以及在岩体结构面测量中的应用，分别从摄像头选用、三维重建、点云处理和结构面提取四个方面探讨数字近景摄影测量解译系统的应用方法，最后根据实际应用案例总结数字近景摄影测量解译系统在岩体结构面测量中的优势和不足。
关键词：数字近景摄影测量解译系统；岩体结构面；三维重建；点云处理；结构面提取
一、引言
岩体结构面是指在岩石体内呈现出节理、层理、褶皱、断层、溶洞等结构形态的面，这些结构面是岩石力学研究和工程设计中的重要参考。从传统的结构面测量方法来看，传统的工程测量方法多采用人工勘察或光学测量的方式，人力物力资源需求大且易出现测量误差；而数字近景摄影测量解译系统采用数字化技术，能够在保证精度的前提下提高工作效率。
数字近景摄影测量解译系统是一种数字化地理信息技术的重要应用，随着技术的日益成熟和普及，数字近景摄影测量解译系统在各个领域的应用越来越广泛。本文将重点介绍数字近景摄影测量解译系统在岩体结构面测量中的应用。
二、数字近景摄影测量解译系统的原理
数字近景摄影测量解译系统是一种数字化地理信息技术，主要采用计算机视觉技术、摄影测量技术、遥感技术等多种技术手段进行图像采集和处理，并通过图像数据的分析与计算，实现对现实世界中物体和目标的识别、定位、重建、测量、模拟和分析等信息处理和应用。
数字近景摄影测量解译系统的核心原理是三维重建技术。三维重建技术是指通过三维建模软件构建三维模型。其基本流程包括图像获取、图像校正、三维点云处理、三维建模和质量检验等环节。一般情况下，数字近景摄影测量解译系统的操作流程可以分为摄像头选用、三维重建、点云处理和结构面提取四个方面。
三、数字近景摄影测量解译系统在岩体结构面测量中的应用
1.摄像头选用
摄像头的选用对于数字近景摄影测量解译系统的测量精度有着极大的影响。在岩体结构面测量中，应选择像素高、分辨率高、光学焦距长、光圈大、曝光快的相场相机。相场相机具有大光圈、快速曝光、高拍照速度、能够捕捉光场信息等优点，在岩体结构面测量中得到了广泛的应用。
2.三维重建
在数字近景摄影测量的三维重建中，需要针对岩体结构面的特殊性，选用合适的软件进行三维重建，常用的软件有PhotoModeler、Pix4D、Agisoft等。在三维重建中，采用立体匹配算法对图像进行匹配，在保证精度的前提下提高了工作效率。
3.点云处理
在三维重建后，会得到大量的点云数据。针对岩体结构面测量的特殊性，在点云处理中需要进行分割处理，将岩体结构面与其它地表特征进行区分。
4.结构面提取
在点云处理后，需要进行结构面的提取。常用的方法有RANSAC算法和最小二乘法。RANSAC算法可以有效地降低点云数据中的离群点，提取出关键点，得到精度更高的结果，而最小二乘法优化了拟合误差。
四、数字近景摄影测量解译系统在岩体结构面测量中的优势和不足
1.优势
数字近景摄影测量解译系统在岩体结构面测量中具有诸多优势，其中包括：
（1）测量精度高：数字近景摄影测量解译系统的精度可达到亚厘米级别。
（2）测量速度快：相对于传统的工程测量方法，数字近景摄影测量解译系统的测量速度更快。
（3）成本低廉：数字近景摄影测量解译系统使用了现代化数码设备，不仅操作简单、可重复，而且成本更低。
（4）数据处理更方便：沉积物样品表面的三维点云数据可以进行不同级别的绘制、模拟与测量，有助于进一步的分析和提取出更多的岩体结构面。
2.不足
数字近景摄影测量解译系统在岩体结构面测量中也存在一些不足之处，其中包括：
（1）采集环境限制：数字近景摄影测量解译系统采用现代化机器采集数据，对采集环境有一定要求，在野外工程测量中，其应用受到一定限制。
（2）算法选择：数字近景摄影测量解译系统在算法选择上存在一定的问题，需要根据岩体结构面的特殊性进行优化。
（3）操作难度较大：数字近景摄影测量解译系统的操作对用户的技术要求较高，需要有一定的技术支持与培训。
五、总结
数字近景摄影测量解译系统是一种数字化地理信息技术，其在岩体结构面测量中具有很高的应用价值。数字近景摄影测量解译系统通过相场相机的选用、三维重建、点云处理和结构面提取，能够在高精度、高效率和低成本的前提下对岩体结构面进行测量。但是，数字近景摄影测量解译系统在采集环境、算法选择和操作难度等方面仍然存在一定的问题，需要加以优化和完善。